STRUKTUR ATOM DAN SISTEM PERIODIK UNSUR Sumber : www.Pixabay.com/Metsi
MATERI
TEORI ATOM
Teori Atom Democritus “ Semua materi tersusun dri partikel kecil yang tidak dapat dibagi lagi yang disebut atomos ” Democritus Sumber : www.commons.Wikimedia.org/Agostino
Teori Atom Dalton John Dalton Sumber : www.commons.Wikimedia.org/CharlesTurner Bola Pejal
Teori Atom Thomson J.J. Thomson Sumber : www.commons.Wikimedia.org
Sumber : es.wikipedia.org Teori Atom Thomson J.J. Thomson Sumber : www.commons.Wikimedia.org
Teori Atom Rutherford Ernest Rutherford Percobaan Rutherford Penembakan lempeng emas dengan sinar alfa ( α ) Sumber : www.commons.Wikimedia.org
Teori Atom Rutherford Ernest Rutherford Sumber : www.commons.Wikimedia.org
Teori Atom Bohr Niels Bohr Elektron mengelilingi inti atom pada lintasan tertentu yang stasioner yang disebut kulit . Elektron dapat berpindah lintasan apabila menyerap atau memancarkan energi
Partikel Muatan Penemu Massa (gram) Elektron - J.J. Thomson 9,11 x 10 -28 Proton + Goldstein 1,67 x 10 -24 Neutron Netral James Chadwick 1,67 x 10 -24 PARTIKEL PENYUSUN ATOM
TANDA ATOM X A Z Keterangan : X = Lambang Unsur A = Nomor Massa Z = Nomor Atom
NOMOR ATOM (Z) Pada atom tidak bermuatan listrik / netral Jumlah muatan positif sama dengan jumlah muatan negatif Nomor Atom (Z) Jumlah Proton = Jumlah Elektron
NOMOR MASSA (A) Atom terdiri atas proton, neutron dan elektron Massa atom = massa proton + massa neutron + massa elektron Massa elektron << massa proton dan massa neutron, maka massa elektron dapat diabaikan No. Massa (A) = Jumlah Proton + Jumlah Neutron
Contoh soal : Jumlah proton = nomor atom = 11 Jumlah elektron = nomor atom = 11 Jumlah neutron = nomor massa – nomor atom = 23 – 11 = 12
KOMPOSISI ION Ion Atom yang bermuatan listrik
Jumlah proton = nomor atom Jumlah proton = 12 Jumlah neutron = nomor massa – jumlah proton Jumlah neutron = 24 – 12 Jumlah neutron = 12 Jumlah elektron = jumlah proton – muatan ( pada atom yang bermuatan ) Jumlah elektron = 12 – 2 Jumlah elektron = 10
KONFIGURASI ELEKTRON BERDASARKAN KULIT ATOM (MODEL ATOM NEILS BOHR) Elektron mengelilingi inti pada lintasan / kulit tertentu yang disebut kulit atau tingkat energi Konfigurasi elektron menyatakan susunan elektron pada atom
Jumlah elektron yang menempati kulit terluar disebut elektron valensi . Elektron valensi hanya boleh mengandung maksimal 8 elektron KONFIGURASI ELEKTRON BEBERAPA ATOM Tanda atom Jumlah elektron Konfigurasi elektron 3 Li 3 2 1 12 Mg 12 2 8 2 17 Cl 17 2 8 7 19 K 19 2 8 8 1 31 Ga 31 2 8 18 3
ATOM BERDASARKAN NOMOR ATOM DAN NOMOR MASSA
Menghitung Ar Berdasarkan Kelimpahan Isotop di Alam Konsep Dasar 1. Atom relatif ( Ar ) adalah massa rata-rata atom-atom dari suatu unsur dibandingkan dengan 1/12 massa atom C-12. 2. Banyak unsur di alam tidak hanya memiliki satu jenis atom , tetapi terdiri dari beberapa isotop . 3. Isotop adalah atom-atom dari unsur yang sama tetapi memiliki jumlah neutron berbeda , sehingga massa atomnya berbeda .
Berikut data massa dan kelimpahan isotop X. Berdasarkan informasi tabel tersebut , massa relatif atom X adalah ....
1. Sebuah pabrik peralatan olahraga sedang merancang rangka sepeda super ringan . Insinyur di pabrik itu mempertimbangkan penggunaan magnesium sebagai bahan utama karena logam ini ringan namun cukup kuat . Untuk memastikan kualitas produk , tim riset pabrik menganalisis magnesium yang akan digunakan dan menemukan bahwa magnesium di alam tersusun atas tiga isotop dengan perbandingan : Mg-24 sebanyak 75% Mg-25 sebanyak 10% Mg-26 sebanyak 15% Hitunglah massa atom relatif ( Ar ) magnesium berdasarkan data tersebut . Latihan Soal
Latihan Soal 2. Seorang mahasiswa teknik elektro sedang meneliti kualitas kabel listrik yang akan digunakan dalam pembangunan jaringan listrik baru . Ia mengetahui bahwa logam tembaga yang digunakan pada kabel memiliki dua isotop Cu-63 dengan massa 62,93 sma dan Cu-65 dengan massa 64,93 sma . Dari buku teks , ia membaca bahwa massa atom relatif tembaga adalah 63,55 Namun ia penasaran : “ Berapa sebenarnya kelimpahan masing-masing isotop tembaga di alam sehingga rata- ratanya bisa menjadi 63,55?” Bantulah mahasiswa tersebut menghitung persentase kelimpahan isotop Cu-63 dan Cu-65 .
3. Di kebun sekolah , pendidik mengajak seluruh murid untuk memupuk tanaman dengan pupuk urea. Pendidik menjelaskan bahwa pupuk urea mengandung unsur nitrogen, yang sangat penting untuk pertumbuhan tanaman Pendidik kemudian berkata : “ Tahukah kalian bahwa nitrogen juga terdiri atas beberapa isotop ? Di alam , isotop N-14 jumlahnya paling banyak , sedangkan N-15 hanya sedikit .” Data yang diberikan pendidik adalah : Isotop N-14 dengan kelimpahan 99,63% Isotop N-15 dengan kelimpahan 0,37% Hitunglah Ar nitrogen yang ada dalam pupuk tersebut , sehingga kamu bisa mengetahui massa rata-rata atom nitrogen yang digunakan untuk menyuburkan tanaman sekolah .
4. Suatu tim peneliti datang ke desa tempat tinggalmu dan menemukan unsur baru yang mereka sebut Unsur X. Tim peneliti memberi tahu data awal : Isotop X-1 memiliki massa 10,0 dengan kelimpahan 20% Isotop X-2 memiliki massa tidak diketahui dengan kelimpahan 80% Ar unsur X dari hasil analisis spektrometer massa adalah 11,6 Kepala tim peneliti meminta bantuanmu untuk menghitung massa isotop X-2 , agar mereka bisa melaporkan penemuan ini secara lengkap .
Massa atom relatif adalah massa suatu atom yang ditentukan dengan cara membandingkan dengan massa atom standar . Massa atom relatif , disingkat dengan Ar. Berdasarkan IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) yang digunakan sebagai standar penentuan massa atom relatif adalah atom karbon . Lambang atom tersebut adalah C. Atom tersebut memiliki jumlah proton sebanyak 6 dan memiliki massa sebesar 12 satuan massa atom bisa ditulis 12 sma atau 12 amu (atomic massa unit). Atom karbon-12 ini digunakan untuk standar sehingga satu satuan massa atom didevinisikan sebagai suatu massa yang besarnya tepat sama dengan seperdua belas massa satu atom C-12.
Kemudian didapatkan rumus penentuan massa atom relatif ( Ar ) adalah perbandingan massa rata-rata unsur dengan satu perdua belas massa 1 atom C-12.
Massa Atom relatif unsur A1, jika diketahui massa rata-rata 1 atom A1=26, 98115sma... Pembahasan : Diketahui : massa rata rata 1 atom Al = 26,98115 sma Ditanya : Ar Al ? Jawab : Ar Al = massa 1 atom Al ÷ (1/12 × massa 1 atom C-12) = 26,98115 sma / 1 sma = 26,98115 ⇒ Kesimpulan massa atom relatif ( Ar ) unsur Al apabila diketahui massa rata ata 1 atom Al = 26,98115 sma adalah 26,98115.
Di laboratorium biologi , kamu sedang melakukan praktikum tentang pernapasan . Kamu diminta menghitung massa atom relatif ( Ar ) oksigen . Diketahui : Massa rata-rata atom oksigen = 2,66 × 10⁻²³ g Massa 1 atom karbon-12 = 1,99 × 10⁻²³ g Tentukan massa atom relatif oksigen menggunakan perbandingan : Latihan Soal Soal 1
Suatu hari kamu menonton dokumenter tentang roket di kelas sains . Pemandu acara menjelaskan bahwa hidrogen cair adalah salah satu bahan bakar utama roket karena massa atomnya yang sangat kecil , sehingga roket bisa melaju lebih cepat dengan beban yang ringan . Sebagai latihan , guru memberikan data berikut untuk kamu hitung : Massa rata-rata 1 atom hidrogen = 1,67 × 10⁻²⁴ g Massa 1 atom karbon-12 = 1,99 × 10⁻²³ g Dengan menggunakan perbandingan terhadap 1/12 massa C-12, hitunglah massa atom relatif hidrogen . Hasil perhitunganmu akan membantu memahami mengapa hidrogen hanya diberi nilai sekitar 1 pada tabel periodik . Soal 2
Soal 3 Sebuah perusahaan penerbangan sedang merancang pesawat hemat bahan bakar . Salah satu cara mereka menghemat energi adalah dengan menggunakan logam yang ringan tetapi kuat , yaitu aluminium . Untuk memastikan perhitungan ketebalan rangka pesawat akurat , tim insinyur menghitung massa rata-rata atom aluminium . Mereka mendapatkan : Massa rata-rata atom aluminium = 4,48 × 10⁻²³ g Massa 1 atom karbon-12 = 1,99 × 10⁻²³ g Tugasmu adalah membantu tim insinyur dengan menghitung massa atom relatif aluminium menggunakan perbandingan terhadap 1/12 C-12. Setelah itu , bandingkan hasilmu dengan data pada tabel periodik Apakah hasilmu mendekati angka tersebut ? Apa artinya bagi kualitas material pesawat ?
TEORI ATOM MEKANIKA KUANTUM Akibat dualisme materi , letak dan kecepatan elektron tidak dapat dipastikan secara serentak Max Planck Louis de Broglie Prinsip Ketidakpastian Heisenberg Atom suatu zat hanya dapat menyerap / memancarkan energi pada paket - paket gelombang tertentu yang disebut “ kuanta ” Materi dapat bersifat sebagai partikel dan sekaligus dapat mempunyai sifat sebagai gelombang Sumber :www.commons.Wikimedia.org Sumber :www.commons.Wikimedia.org /University of Kansas Medical Sumber :www.commons.Wikimedia.org
Persamaan gelombang yang digunakan untuk mendeskripsikan keberadaan elektron dalam atom, dikenal dengan bilangan kuantum Persamaan gelombang Schrodinger Sumber :www.commons.Wikimedia.org /NobelFondation
ORBITAL Daerah atau ruang disekitar inti atom yang mempunyai peluang terbesar atau kebolehjadian untuk menemukan elektron Bentuk-bentuk Orbital
BILANGAN KUANTUM UTAMA (N) Menentukan besarnya tingkat energi suatu elektron yang mencirikan ukuran orbital Kulit K L M N O P Q Nilai n 1 2 3 4 5 6 7
BILANGAN KUANTUM AZIMUT (L) Menyatakan subtingkat energi ( subkulit ) yang menunjukkan bentuk orbital Harga l 1 2 3 4 5 6 Subkulit s p d f g h i
BILANGAN KUANTUM MAGNETIK (M) Menentukan arah orientasi didalam ruang relative terhadap orbital lain Subkulit l Jumlah Orbital (2l + 1) m s 1 p 1 3 -1, 0, +1 d 2 5 -2, -1, 0, +1, +2 f 3 7 -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3
BILANGAN KUANTUM SPIN (s) Bilangan kuantum spin ( s ) menyatakan rotasi elektron. s dapat mempunyai nilai + ½ (dinyatakan dengan tanda ) s dapat mempunyai nilai - ½ (dinyatakan dengan tanda ) Bilangan kuantum spin tidak berhubungan secara langsung dengan tiga bilangan kuantuk lainnya
KONFIGURASI ELEKTRON BERDASARKAN ORBITAL Aturan menuliskan konfigurasi elektron
Elektron mempunyai kecenderungan untuk menempati subkulit dengan tingkat energi lebih rendah terlebih dahulu ATURAN AUFBAU
LARANGAN PAULI Kulit n l m s L 2 +½ 2 -½ Larangan pauli menyatakan bahwa didalam satu atom tidak boleh terdapat dua elektron dengan empat bilangan kuantum yang sama
ATURAN HUND Diagram Orbital Pada orbital yang memiliki tingkat energi sama , pengisian elektron dalam orbital dilakukan dengan spin sejajar terlebih dahulu ( setengah penuh ). Contoh = 8 O : 1s 2 2s 2 2p 4
Atom Konfigurasi elektron 2 He 1s 2 [He] 4 Be 1s 2 2s 2 [He] 2s 2 10 Ne 1s 2 2s 2 2p 6 [Ne] 17 Cl 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 [Ne] 3s 2 3p 5 18 Ar 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 [ Ar ] 24 Cr 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 5 [ Ar ] 4s 1 3d 5 CONTOH PENULISAN KONFIGURASI ELEKTRON
PENYIMPANGAN DARI ATURAN UMUM Unsur Konfigurasi Elektron Kurang stabil Stabil 24 Cr [ Ar ] 4s 2 3d 4 [ Ar ] 4s 1 3d 5 29 Cu [ Ar ] 4s 2 3d 9 [ Ar ] 4s 1 3d 10 Contoh :